电力电子变压器国内外发展状况评述

在1970年，由美国GE公司的W McMurray首次提出一种具有高频形式连 接的AC/AC变换电路，紧接着，这种新型的高频变换方法逐渐成为了基十直接 AC/AC形式变换的电力电子变压器发展方向的基本思想。

在1980年，根据 美国海军的一个研究项目，进一步提出了一种由AC/AC结构的降压变换器组成 的固态变压器(Solid state transformer。过了不久，根据美国电力科学研究院 C EPRI)赞助参与的一个研究项目又研制出另一种基十AC/AC变换形式的固态 变压器。 在1996年，由Koosuke Harada等学者提出了一种智能变压器(Intelligent transformer，通过对高频技术的应用，减小了变压器的体积，实现了电压与电 流的恒定，校正了功率因数等功能。

同时，这一研究成果在200V} 3kVA的实验 装置上已经成功实现，得到了实验验证，当开关频率达到1 SkHz左右时，其主要的缺点体现在效率偏低，大约是80%}90%左右。 在早期的研究阶段，电力电子变压器的理论研究和实验研究由十受到大功率 电力电子器件与高压的大功率变换技术发展水平的限制，使其所提出的各种设计 方案都不能够应用到实际生产中，尤其是在实际输配电系统(l OkV以上)的电 力电子变压器研究领域中进展缓慢。

进入了20世纪90年代末期，电力电子变压器在国外的研究方向中出现了一 系列让人鼓舞的进展，尤其是在能够应用十工业配电系统中的电力电子变压器的 研究领域取得了更大的突破，并提出了许多新的技术方法，在此基础上，也制作 出了与相应配电系统电压等级相同的实验样机。

首先由美国德州A&M大学的Moonshik Kang与Enj eti共同提出了一种基十 直接AC/AC变换方式的电力电子变压器的结构。这一电力电子变压器设计的主 要目标是通过减小变压器的重量与体积进}fu实现整体效率的提高，主要的工作原 理如下:首先将工频信号变换成为高频的信号C 600Hz到1.2kHz，再通过高频 隔离变压器作用，经过祸合输入变压器副边，紧接着，将高频的信号同步还原成 为工频的信号。与W McMurray提出的高频变换方法相类似，都是针对较小功率 的工作场合，大大地简化了系统的结构，降低了经济成本。随后，M.D.Manjrekar 与R.Kieferndorf等学者又在buck-boost变换器的原理基础下提出了一种直接 AC/AC变换形式的电力电子变压器。

在1997年，由Ronan和Sudnoff共同提出了一种包含了输入级(高压级)、 隔离级及输出级(低压级)二种结构组成的电力电子变压器。其主要原理就是采 用降压变压器的方案，主要特点是在输入级运用了多级功率模块的串联结构，并 目_输入级的各个模块都是单位功率因数的整流器，将高压侧输入的电压平均分配 到每一单兀模块中，进}fu使高压侧的单个功率模块所承受的电压值降低，各个模 块内部不需要进行串联。但上面提到的实现方案，由十主要受到当时大功率的电 力电子器件与电力电子技术发展水平的限制，同时，这一方面的理论研究还不成 熟，并目_还没有应用到实际的生产场合中。